Обзор новостей

Все последние новости в мире политики, экономики, здоровья, спорта и искусства

Как квантовые точки могут «разговаривать» друг с другом



Ученые исследуют, как квантовые точки взаимодействуют друг с другом с атомистической точки зрения, — пишет eurekalert.org.

Ученые исследуют, как квантовые точки взаимодействуют
друг с другом с атомистической точки зрения, — пишет eurekalert.org.

Так называемые квантовые точки — это новый класс материалов с
множеством применений. Квантовые точки представляют собой
крошечные полупроводниковые кристаллы с размерами в нанометровом
диапазоне. Оптическими и электрическими свойствами можно
управлять с помощью размера этих кристаллов. Как QLED, они уже
представлены на рынке последних поколений плоских экранов
телевизоров, где они обеспечивают особенно яркую цветопередачу с
высоким разрешением. Однако квантовые точки используются не
только в качестве «красителей», они также используются в
солнечных элементах или в качестве полупроводниковых устройств,
вплоть до вычислительных строительных блоков, кубитов, квантового
компьютера. Теперь команда под руководством доктора Анники Банде
из HZB расширила понимание взаимодействия между несколькими
квантовыми точками с атомистической точки зрения в теоретической
публикации.

Анника Банде возглавляет группу «Теория электронной динамики и
спектроскопии» в HZB и особенно интересуется происхождением
квантовых физических явлений. Хотя квантовые точки представляют
собой чрезвычайно крошечные нанокристаллы, они состоят из тысяч
атомов, в свою очередь, с множеством электронов. Даже с помощью
суперкомпьютеров электронная структура такого полупроводникового
кристалла вряд ли может быть рассчитана, подчеркивает
химик-теоретик, недавно получивший степень бакалавра во Свободном
университете. «Но мы разрабатываем методы, которые приблизительно
описывают проблему, — объясняет Банде. — В этом случае мы
работали с уменьшенными версиями квантовых точек, содержащих
всего около сотни атомов, которые, тем не менее, обладают
характерными свойствами реальных нанокристаллов».

С помощью этого подхода после полутора лет разработки и в
сотрудничестве с профессором Жаном Кристофом Трембле из
CNRS-Université de Lorraine в Меце нам удалось смоделировать
взаимодействие двух квантовых точек, каждая из которых состоит из
сотен атомов, которые обмениваются энергией друг с другом. В
частности, мы исследовали, как эти две квантовые точки могут
поглощать, обменивать и постоянно хранить энергию, контролируемую
светом. Первый световой импульс используется для возбуждения, а
второй световой импульс вызывает накопление.

В общей сложности мы исследовали три разных пары квантовых точек,
чтобы уловить влияние размера и геометрии. Мы рассчитали
электронную структуру с высочайшей точностью и смоделировали
движение электронов в реальном времени с фемтосекундным
разрешением.

Результаты также очень полезны для экспериментальных исследований
и разработок во многих областях применения, например, для
разработки кубитов или для поддержки фотокатализа, для получения
зеленого водородного газа под действием солнечного света. «Мы
постоянно работаем над расширением наших моделей в сторону еще
более реалистичных описаний квантовых точек, — говорит Банде, —
например, чтобы уловить влияние температуры и окружающей
среды».

[Фото: eurekalert.org]





Source link